LED显示屏知识大全资料.docx
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LED显示屏知识大全资料
一.LED显示屏的分类
分类方式
品种
说明
使用环境
室内LED显示屏
室内LED显示屏在室内环境下使用,此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高,适合较近距离观看。
室外LED显示屏
室外LED显示屏在室外环境下使用,此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强,适合远距离观看。
显示颜色
单基色LED显示屏
单基色LED显示屏由一种颜色的LED灯组成,仅可显示单一颜色,如红色、绿色、橙色等。
双基色LED显示屏
双基色LED显示屏由红色和绿色LED灯组成,256级灰度的双基色显示屏可显示65,536种颜色(双色屏可显示红、绿、黄3种颜色)。
全彩色LED显示屏
全彩色LED显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成,可显示白平衡和16,777,216种颜色。
显示功能
图文LED显示屏(异步屏)
图文LED显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。
可联网脱机显示。
视频LED显示屏(同步屏)
视频LED显示屏可实时、同步地显示各种信息,如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况等多种视频信息内容。
二.LED显示屏的基本构成
1、异步屏:
一般由显示单元板(模组)、条屏卡、开关电源、HUB板(可选)组成。
通过串口线与计算机连接,进行显示文字的更改,之后可以脱开计算机工作。
2、同步屏:
同步屏系统比较复杂,系统可大可小,一般由计算机、DVI显卡、数据发送卡、同步数据接收卡、HUB板、网线、LED显示屏等组成。
系统始终需要联机计算机工作,将计算机上的图像文字显示在LED大屏幕上。
三.LED显示屏涉及的名词概念
1、像素:
是LED显示屏的最小成像单元。
俗称“点”或“像素点”。
上图所示由2红2绿组成1个显示像素点
2、显示模块:
由若干个显示像素组成的,结构上独立的组成LED显示屏的最小单元。
·室内屏用的是8x8的显示模块,即每个显示模块有64个像素
·室外屏使用的是单个的灯珠,通常由1-3个相同或不同颜色的灯珠组成模块的一个像素点。
如上面右图的室外屏模组就是由2个红色灯珠组成1个显示像素点
3、显示模组:
由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的独立单元。
简单说就是为便于组装和显示,出厂的半成品通常是以显示模组形式提供的,将多个显示模块加显示驱动做在一起。
室内屏俗称“单元板”;室外屏俗称“模组”,再将若干个模组加上机箱、风扇、电源等构在一起成为“箱体”,多用于大型的全彩屏。
·室内屏单元板通常有64x32(64列32行、由32个模块组成)、64x16
(64列16行、由16个模块组成)等。
下图是一个64x16的单元板:
室内屏单元板正面 室内屏单元板背面
·室外屏模组通常有64x32、32x32、32x16、16x16、16x8多种
上图为16x8(2红)的室外屏模组。
加了防水结构用于全户外,我们可以看到塑料壳体,最右侧是它的整个结构刨图:
显示板上插的是灯珠、背板上是显示驱动电路,这是分体结构的,也有的是将显示板和显示驱动电路做在一块电路板上的整体结构的,下面的两个图我们可以看到区别。
面板、后壳其实是一个塑料罩壳,面板上对应灯珠位置开有孔,以使灯珠漏出头,后壳上有用于安装的螺丝孔或磁柱,使模块便于组装。
模块的前面灌有显示屏专用的防水胶。
室外屏模块正面
室外屏模组背面 室外屏模组背面
(显示板和驱动板为分离结构) (显示板和驱动板为整体结构)
大型室外全彩屏所用箱体通常由若干个模组+机箱+风扇+电源组成
4、LED显示屏屏体:
将单元板/模组/箱体按一定方式拼接在一起,加上控制卡/控制系统、电源和框架等就构成为LED显示屏。
室内屏:
显示单元板+控制卡+电源+铝型框架
室外屏:
显示模组+控制卡+电源+铝型框架
全彩屏:
显示箱体+控制系统+计算机+通讯网络+架体等组成
5、点距:
就是2个像素点之间的距离。
主要是取决于观看者的距离。
通常点距的概念用于室外屏,有P6、P7.62、P8、P10、P12、P16、P20等,以毫米mm为单位。
室外屏观看距离一般在30米内,采用不大于P16(16mm)的模组。
点距越密,显示出来的字笔画越细腻,单位面积像素点越多,显示屏成本越贵。
6、扫描方式:
通常对于室外屏模组还有一个扫描方式的问题。
扫描方式决定了模组之间连接的形式,扫描方式有1/16、1/8、1/4、1/2、静态这几种。
因为LED显示屏是逐行刷新显示的,扫描方式也就决定了显示刷新的方式,如1/16就是每次刷新1行,16行为一个扫描周期,需ABCD四个信号控制;1/8就是每次刷新1行,8行为一个扫描周期,需ABC三个信号控制;其它依次类推。
如果采用相同的LED灯,1/16扫的亮度要比1/8低,静态(1/1)的亮度是最高的。
户内的屏一般采用1/16扫,户外和半户外的一般采用1/16或者1/8。
对于放置在屏经常受到猛烈阳光照射的环境,就最好用1/4扫描。
扫描方式
走线描述
图示
1/16(十六分之一)扫描
16.0:
直行走线,一路数据带16行。
1/8(八分之一)扫描
8.0:
直行走线,一路数据带8行。
8.1:
上蛇行,一路数据带16行,8行折列。
8.2:
下蛇行,一路数据带16行,8行折列。
1/4(四分之一)扫描
4.0:
直行走线,一路数据带4行。
4.1:
上蛇行,一路数据带16行,8行折列。
4.2:
下蛇行,一路数据带16行,8行折列。
4.3:
上蛇行,一路数据带8行,8行折列。
4.4:
下蛇行,一路数据带8行,8行折列。
四.LED显示屏的两种常规组装方式
1、框架结构
在屏幕较小时,是在工厂组装成整屏;屏幕较大时,按单元板发货。
由工程人员在现场组装。
组装时,先将单元板和电源分别固定在板筋背条上,进而拼装成屏体。
2、箱体结构
箱体与箱体之间采用秘密窃取的方法定位销定位、锁紧机构拉紧,都能使安装更加精密、准确,保证箱体上下、左右之间的LED间距在实际误差要求范围之内,从整体上保证了整个屏体的显示效果。
五.LED显示产品一些问题的解答
1、LED显示屏模组规格计算方法:
间距计算方法:
每个像素点到另外一个像素点之间的距离,每个像素点可以是一颗LED灯如1R、两颗LED灯2R/1R1G、三颗LED灯2R1G
长度和高度计算方法:
点间距×点数=长/高
如:
P16长度=16点×1.6㎝=25.6㎝
高度=8点×1.6㎝=12.8㎝
P10长度=32点×1.0㎝=32㎝
高度=16点×1.0㎝=16㎝
屏体使用模组数:
总面积÷模组长度÷模组高度=使用模组数
如:
10个平方的P16户外单色LED显示屏使用模组数等于:
10平方米÷0.256米÷0.128米=305.17678≈305个
更加精确的计算方法:
长度使用模组数×高度使用模组数=使用模组总数
如:
长5米、高2米的P16单色LED显示屏使用模组数:
长使用模组数=5米÷0.256米=19.53125≈20个
高使用模组数=2米÷0.128米=15.625≈16个
使用模组总数目=20个×16个=320个
2、是不是屏的亮度越来高越好呢?
应该怎样决定屏的亮度?
答:
不是的,屏亮度越高,价格就越高。
亮度太高会刺眼,不舒适。
要根据环境的亮度来决定屏的亮度。
对于白天不需要日光灯照明的环境,我们建议采用半户外1/16扫的单元板就足够了。
如果是大马路,向西,周围没树,白天很亮,就用1/8扫。
3、点距这么多规格,那种好呢?
越密越好?
答:
不是的,越密就越贵。
太稀疏的话,近距离看不清。
对于横幅来说,10mm是比较合适的。
有的店面为了省钱,又想做个大的横幅,用点距30mm的单元板来做,可是马路好窄,对面行人看过来,字太大了,要停下来仔细看才知道是什么内容,效果适得其反。
4、显示屏寿命一般多长?
答:
LED是一种半导体器件,其寿命为10万小时。
LED显示屏的寿命取决于其所采用的LED灯的寿命和显示屏所用的电子元器件的寿命。
一般平均无故障时间应不低于1万小时。
八.LED显示屏显示原理
下面是一个8x8的点阵LED结构
从图上看,8X8点阵共需要64个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一行置高电平,某一列置低电平时,则相应的二极管就亮。
将许多这样的模块组合在一起,就是我们通常说的单元板/模组,而驱动其显示需要显示驱动电路和诸如单片机之类的智能控制芯片。
通常我们的单元板/模组是带有显示驱动电路的,我们还需要带有单片机的控制卡才能将我们所需要显示的文字/图形显示在屏幕上。
电路原理图示如下:
无论文字还是图形都是由点阵组成的,比如我们常用的汉字,完整的点阵由16x16、32x32等等,每个点就是一个像素点。
将黑点处(点亮的像素点)定义为1,白点处(不亮的像素点)定义为0,就可以编写成能在单片机中保存的字型格式:
{0xDF,0xFD,0xDF,0xFD,0x03,0xC0,0xDF,0xFD,0xDF,0xFD,0x01,0x80,0xDF,0xFD,0xEF,0xFB,
0xFF,0xFF,0x7B,0xEF,0x7C,0x9F,0x77,0xF5,0x77,0xEB,0x7B,0xEB,0x5F,0xFF,0xBF,0xFF},
{0x7F,0xFF,0x01,0xC0,0x7F,0xFF,0x03,0xE0,0xFF,0xFF,0x07,0xF0,0xF7,0xF7,0x07,0xF0,
0xFF,0xFF,0x00,0x80,0xFF,0xFF,0x07,0xF0,0xF7,0xF7,0xF7,0xF7,0x07,0xF0,0xFF,0xFF},
{0xBF,0xFF,0xBB,0xFD,0xBB,0xF3,0xBB,0xF7,0x01,0x80,0xDB,0xFF,0xDF,0xFF,0x1F,0xF8,
0xFF,0xFF,0xAF,0xFB,0xAF,0xFB,0x77,0xFD,0xFB,0xFE,0x7D,0xF9,0x9E,0xC7,0xE7,0xEF},
{0xFF,0xEF,0x81,0xEF,0xBD,0xEF,0xAD,0xEF,0xAD,0x80,0xAD,0xE7,0xAD,0xE7,0xAD,0xEB,
0xFF,0xFF,0xAD,0xED,0xEF,0xED,0xD7,0xEE,0xB7,0xEF,0x3B,0xEF,0xBD,0xEB,0xFE,0xF7}
这是16x16的点阵汉字,每个汉字32个字节。
比如我们要显示“恭喜发财”这4个字,首先:
送出“恭喜发财”的各头2个字节
0xDF0xFD0x7F0xFF0xBF0xFF0xFF0xEF
每个字节都是8位,这样一共送出了8x8=64位(列),送出这些位信号是通过
DI信号端送出的(串行送出),在每送出1位时CLK信号端都要高低变换一次,
称为串行移位,使得64位(列)的每一位都被移送到了74HC595的输入端口上。
送出锁存信号STB,即STB信号高低变换一次,这样74HC595的输入端口上64位
(列)数据就被送到74HC595的输出上,一行显示就出来了。
锁存信号也使得下一
行数据串行移位送出不会影响到上一行的显示。
由单片机再通过74LS138变换ABCD的组合,选出下一个显示行。
重复的过程,但送出的数据相应的向后移动,即“恭喜发财”的3-4字节、
5-6字节。
。
。
。
。
。
。
行选择也是从第1行到第16行
16行显示一遍称为一个显示刷新周期,无论LED显示屏的大小如何,一个显示刷新周期必须在20毫秒以内完成,否则会出现闪动,单片机速度很快,32行200列以内的显示通常是没有问题的。
但当LED显示屏更大时就要选择速度更快的单片机或DSP来完成了。
完成LED显示的功能是由控制卡来实现的,无论简单的单色屏还是复杂的全彩屏,显示原理都是一样的,很简单。
但如要实现诸如左右移动、飞入飞出、嵌色变换等特殊效果,还需要在单片机或DSP上编写非常复杂的算法程序,却不是一般人能做到的。
好在现在有上百家控制卡生产研发的厂家公司,他们推出有性能各异的控制卡可以供我们选择,我们一是要看他们的功能,还要看他们能支持的LED屏像素点,功能越多、支持的像素点越多,价格越贵。
九.单元板/模组认识
室内屏、室外屏、全彩屏等其显示原理都是一样的,而最大的区别就在于显示板的不同,下面我们分别来认识不同的显示单元板/模组。
1、室内单元板:
2、半户外模组:
3、全户外模组:
六.显示板芯片简介
认识显示板元件工作原理也是对于组装和维修的基础
驱动芯片主要是74HC595 74HC245/244 74HC138 4953。
74HC245的作用:
信号功率放大
单元板/模组是由多块串接在一起的,而控制信号是比较弱的,在信号传递过程中需要将它的功率进行放大
第1脚DIR,为输入输出端口转换用,DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出,DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。
第2~9脚“A”信号输入输出端,A1=B1、、、、、、A8=B8,A1与B1是一组,如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出,其它类同。
如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出,其它类同。
第11~18脚“B”信号输入输出端,功能与“A”端一样,不再描述。
第19脚G,使能端,若该脚为“1”A/B端的信号将不导通,只有为“0”时A/B端才被启用,该脚也就是起到开关的作用。
第10脚GND,电源地。
第20脚VCC,电源正极。
74HC138的作用:
八位二进制译码器
74HC138的作用是用来选择显示行,一个74HC138可以选择8行中的一行,所以单元板/模块上有2块74HC138,这样就可以在16行中选择1行显示
第8脚GND,电源地。
第15脚VCC,电源正极
第1~3脚A、B、C,二进制输入脚。
第4~6脚片选信号控制,只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时,才会被选通,输出受A、B、C信号控制。
其它任何组合方式将不被选通,且Y0~Y7输出全为“1”。
通过控制选通脚来级联,使之扩展到十六位。
例:
G2A=0,G2B=0,G1=1,A=1,B=0,C=0,则Y0为“0”Y1~Y7为“1”,详情见真值表。
74HC595的作用:
LED驱动芯片,8位移位锁存器
用于驱动显示列,每片74HC595可以驱动8列,多片74HC595串接
在一起,串行列数据信号RI(DATA)、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上
第8脚GND,电源地。
第16脚VCC,电源正极
第14脚DATA,串行数据输入口,显示数据由此进入,必须有时钟信号的配合才能移入。
第13脚EN,使能口,当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”,为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。
第12脚STB,锁存口,当输入的数据在传入寄存器后,只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。
第11脚CLK,时钟口,每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。
第10脚SCLR,复位口,只要有复位信号,寄存器内移入的数据将清空,显示屏不用该脚,一般接VCC。
第9脚DOUT,串行数据输出端,将数据传到下一个。
第15、1~7脚,并行输出口也就是驱动输出口,驱动LED。
4953的作用:
行驱动管,功率管
每一显示行需要的电流是比较大的,要使用行驱动管,每片4953可以驱动2个显示行
其内部是两个CMOS管,1、3脚VCC,2、4脚控制脚,2脚控制7、8脚的输出,4脚控制5、6脚的输出,只有当2、4脚为“0”时,7、8、5、6才会输出,否则输出为高阻状态。
TB62726的作用:
LED驱动芯片,16位移位锁存器
有些单元板/模组使用TB62726代替74HC595,一片TB62726可以驱动16列,仅此而已
第1脚GND,电源地。
第24脚VCC,电源正极
第2脚DATA,串行数据输入
第3脚CLK,时钟输入
第4脚STB,锁存输入
第23脚输出电流调整端,接电阻调整
第22脚DOUT,串行数据输出
第21脚EN,使能输入
其它功能与74HC595相似,只是TB62726是16位移位锁存器,并带输出电流调整功能,但在并行输出口上不会出现高电平,只有高阻状态和低电平状态。
74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。
TB62726与5026的引脚功能一样,结构相似。
七.控制信号与显示接口
控制信号的总结:
CLK时钟信号:
提供给移位寄存器的移位脉冲,每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。
数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据,数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。
在任何情况下,当时钟信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
STB锁存信号:
将移位寄存器内的数据送到锁存器,并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。
但由于驱动电路受EN使能信号控制,其点亮的前提必须是使能为开启状态。
锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。
在任何情况下,当锁存信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
EN使能信号:
整屏亮度控制信号,也用于显示屏消隐。
只要调整它的占空比就
可以控制亮度的变化。
当使能信号出现异常时,整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。
RI数据信号:
提供显示图象所需要的数据。
必须与时钟信号协调才能将数据传
送到任何一个显示点。
一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来,若某数据信号短路到正极或负极时,则对应的该颜色将会出现全亮或不亮,当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。
ABCD行信号:
只有在动态扫描显示时才存在,ABCD其实是二进制数,A是最
低位营销管理,如果用二进制表示ABCD信号控制最大范围是16行(1111),1/4扫描中只要AB信号就可以了,因为AB信号的表示范围是4行(11)。
当行控制信号出现异常时,将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。
单元板/模组上显示接口:
显示接口是用用于连接控制卡和单元板/模组之间连接,已将控制信号传递。
由于存在不同的扫描方式,也就有不同的接口,使用得最多的是08接口,12接口和04接口。
不同的接口主要是信号线的排列顺序不一样,原理是一样的。
室内屏多用08接口,室外屏所采用接口非常杂乱,使用12接口的较多,但12接口也不是户外屏的唯一接口。
选择控制卡和单元板/模组时,应尽量选择接口一致的,若买到了不一致的接口,也可以根据学到的原理进行改线。
接口类型
08接口
04接口
12接口
排列顺序
图片
常见于1/161/8扫
常见于1/4扫
常见于1/4扫
八.LED单色条屏(室内屏)组装
先来了解一下LED单色条屏构成:
单元板、电源、控制卡、连线
单元板背面
单元板正面
_
开关电源和LED条屏控制卡
1、单元板:
单元板是LED的显示核心部件之一,单元板的好坏,直接影响到显示效果的。
户内条屏常用的单元板规格有(参数)例:
Φ3.75;64点宽x16点高;1/16扫;户内亮度;单红/红绿双色
参数解释:
发光直径:
指的是发光点的直径,室内屏有Φ5mm、Φ3.75mm、Φ3mm。
单元板大小:
64x16即64列16行,可显示16x16点阵汉字1行4个
1/16扫:
单元板的控制方式。
户内亮度:
指LED发光点的亮度,户内亮度适合白天需要靠日光灯照明的环境。
颜色:
单红,最常用,价格也最便宜。
双色一般指红绿,价格高。
如果你想做一个128x16点的屏幕,只需要用2个单元板串接起来就可以了。
这样就可以显示16x16点阵汉字1行8个,以此类推。
能够支持多少汉字的显示是由控制卡决定的。
2、电源:
由于LED显示屏幕属于精密电子设备,所以要采用开关电源,不能采用变压器。
一般采用的开关电源是220V输入,5V直流输出,功率根据需要选取。
对于1个单红色户内64x16的单元板,全亮的时候,电流为2A。
推理出,128x16双色的屏幕全亮的时候,电流为8A,所以应该选择5V/10A的开关电源。
3、控制卡:
生产控制卡的厂家很多,控制卡的功能大同小异,可根据易使用、服务好、价格优的原则选择。
下面这块控制卡可以控制1/16扫的256x16个点的双色屏幕。
该控制卡属于异步卡,就是说,该卡可以断电保存信息,不需要连接PC都可以显示储存在里面的信息。
采购单元板和控制卡的时候,应注意接口的一致,常用的接口16PIN08接口,其它接口还有12接口、04接口等。
2
A
B
C
D
G1
G2
STB
CLK
16
1
N
N
N
EN
R1
R2
N
N
15
解释:
ABCD为行选信号
STB(LT)为锁存信号
CLK(CK)为时钟信号
R1,R2,G1,G2为显示数据(组成16行时用到R1、G1,组成32行时,下
面16行用到R2、G2),若是单色只需要R信号,双色时才用到G信号
EN为显示使能,
N为地(GND)
确认单元板和控制卡的接口一致,就可以直接连接了。
如果不一致,就需要自行制作转换线(转换一下线的顺序)
4、连线:
分为数据线,传输线,和电源线。
数据线用于连接控制卡和LED单元板的排线,传输线用于连接控制卡和电脑。
电源线,就是用来连接电源和控制卡,电源和LED单元板。
连接单元板的电源线的铜芯直径不小于1mm(毫米)
5、配件制作:
排线(数据线)制作:
排线和电脑机箱里面的数据线类似,只是线的宽度有点差异。
可以在电脑城买到相关的材料。
制作排线,需要一个工具,就是特殊的钳子(图片),可以大大提高工作效率和良品率。
制作排线的材料有:
排线,排线头,排线帽。
这里要注意一下,如果你制作16PIN(16线)的排线,需要购买16PIN的线和相应大小的排线头和帽。
制作步骤,把线头用剪刀剪平,然后放头排线头,(注意线和头的平衡),然后放进压线钳的中央,用力压紧,然后把线绕过来,安装排线帽。
排线帽很重要,可以有效保护排线,让排线更加结实,不要省。
_
电源线制作:
电源分为220V电源线和5V电源线。
220V电源线用于连接开关电源到市电,最好采用3脚插头,可以在五金店买到。
这里着重讲述5V直流电的电源线,由于5V的电流比较大,最好采用铜芯直径在1mm以上的红黑对线(务必要红黑)。
有条件的话,最好将线的两头装上金属件。
_
RS232线制作:
RS232线,用于连接电脑和控制卡,更新屏幕数据。
这里需要用到DB9头和网线(可以在电脑城买到)。
仔细观察DB9头,上面有数字的,将5连接棕,将3连接棕白。
将网线夹紧,装好在DB9头。
(这里很重要,一定要夹紧,自己用力拉几下,看看是否一拉就断)。
然后用万用表测量一下两头,是否导通。
这里需要指出,DB9的